不同烘烤时间及温度对冀粉1号香气成分、质构及感官的影响

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(1.河北科技大学生物科学与工程学院,河北石家庄 050018;2.河北省农林科学院粮油作物研究所/河北省作物遗传育种实验室,河北石家庄 050035)

甘薯含有丰富的营养物质如膳食纤维、黄酮、DHEA、绿原酸等,同时具有降低血糖血脂,抗癌抗氧化等功效[1-3],是世界卫生组织推荐的最佳健康食品和长寿食物。烘烤甘薯具有浓郁的香味,口感香甜软糯,受到消费者青睐。甘薯中淀粉、蛋白质等不溶于甲醇和二氯甲烷的组分是甘薯香味形成的重要底物[4]。而甘薯烘烤过程中主要的反应途径为美拉德褐变和焦糖化反应[5],同时还有一些脂肪氧化产物、糖苷萜类的热释放、脂类及类胡萝卜素降解及部分酶促反应等[6-10]。

国内关于甘薯的研究主要集中于淀粉、贮藏、功能性等方面。烘烤甘薯品质评价及香气组分方面研究较少,多集中于板栗、坚果、玉米等方面,如罗凤莲等[11]研究了烹制对板栗挥发性物质的影响;仅李臣等[4]研究了甘薯贮藏期香气及营养物质的变化。国外对于烘烤品质的研究多数为烤土豆的研究,如Maria等[12]研究了微波、烘烤、油炸等不同加工方式对土豆香气成分的影响;Maria等[13]还研究了不同品种土豆果肉及表皮的香气物质等。关于甘薯的文献仅涉及到烘烤甘薯中糖类的变化规律[7]及反应途径等研究。此类文献仅比较了烘烤、油炸、蒸煮等不同烘烤方式对甘薯的影响,未从温度、时间等烘烤条件方面评价烘烤甘薯的品质。

烘烤甘薯整体口感的好坏不但受品种的影响,也受到烘烤温度、烘烤时间的影响。本实验综合香气成分、质构、感官三方面探究了不同烘烤条件对冀粉1号烘烤品质的影响,探讨了冀粉1号最佳烘烤条件,为开展甘薯块根工厂化烘烤提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

测试甘薯品种为冀粉1号,来自于河北省农林科学院堤上试验站。受试薯块均在10月份成熟收获期采摘,且选取纺锤形、无虫眼、大小适中、质量相近的新鲜薯块。

57348-U顶空固相微萃取器纤维头 SUPELCO公司;5975/7820 GC-MS 美国Agilent公司;色谱柱Agilent 19091s-433 美国Agilent公司;TVT-300XP质构仪 TexVol公司;JF-168烤箱 北京富佳伟业机械制造有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品的制作 选取纺锤形、无虫眼、大小适中、重量相近的鲜薯(300±10) g,洗净晾干,包上锡纸,放于烤箱中分别进行烘烤。通过前期预实验得出,温度低于200 ℃或时间小于1 h的条件下,薯块均未烤熟;温度高于250 ℃或时间大于2 h的条件下,薯块过度烘烤导致外部焦糊。由此设置如下五种不同烘烤条件:200 ℃烘烤1 h(F1)、200 ℃烘烤2 h(F2)、200 ℃烘烤3 h(F3)、150 ℃烘烤2 h(F4)、250 ℃烘烤2 h(F5)。

1.2.2 质构测定 烘烤完毕后立刻切成10 mm厚度的薯块,取甘薯中部薯块进行质构测定。使用TVT-300XP质构仪测定样品的硬度、弹性、粘附性、咀嚼性、回复性、内聚性、胶黏性。探头型号为P-Cy35S。采用TPA方法测试样品,测前速度为20 mm/s,测试速度为20 mm/s,测后速度为20 mm/s,触发力为100 g,压缩比为30%,测定间隔时间为1 s。获得的质构数据均取重复实验的平均值。

部分测定指标定义:咀嚼性即胶黏性×弹性。内聚性即使用探头模拟牙齿之间的压缩力,计算其在破裂前的形变力即为内聚性。胶黏性=硬度×内聚性,该值表示咀嚼半固体食品至可吞咽状态时所需的能量。

1.2.3 感官评定 参考薛冠炜等[14]研究方法并进行改进。感官评定小组由河北省农林科学院粮油作物研究所甘薯室的10个工作人员组成,盲评不同品种、不同烘烤条件的甘薯。各受试品种烘烤完毕后立即切成均匀大小薯块给评定小组评价。评定过程中成员不得相互交流,品尝的样品不可吞咽,吐出后用清水漱口。感官评价指标包括硬度可接受度、纤维感、黏度、甜度、甘薯特征风味比重及整体口感。

表1 甘薯感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of sweet potato

1.2.4 顶空固相微萃取 取刚烘烤完成的甘薯样品迅速用洗净的研钵捣成糊状,准确称取3 g,装入20 mL顶空萃取瓶中。将复合萃取头扎入顶空萃取瓶中,萃取纤维头暴露在瓶内样品上部顶空中,70 ℃萃取50 min。

1.2.5 挥发性成分鉴定 采用GC-MS测定风味成分的方法。将萃取针打入前进样口,250 ℃解析附5 min。色谱柱为Agilent 19091s-433,载气为氦气。采用不分流进样模式,阶段程序升温过程为:起始温度为40 ℃,保持12 min;3 ℃/min升温速率升至108 ℃,保持2 min;再以5 ℃/min升至250 ℃。质谱条件:离子化方式为EI;离子源温度为230 ℃;扫描质量数范围为45～550 m/z。

各组分的相对含量使用峰面积归一法进行定量计算;定性采用GC-MS谱图检索与NIST11 质谱库标准谱图进行比较,取匹配度大于等于80的组分。

1.3 数据处理

本实验数据使用Excel整理,SPSS 21.0进行数据分析,OriginPro 8进行图表制作。GC-MS谱图检索与NIST11质谱库标准谱图进行比较,取匹配度大于等于80的组分。各组分的相对含量使用峰面积归一法计算,平行测定3次取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同烘烤条件对质构的影响

对不同烘烤条件烘烤的冀粉1号进行质构分析,分别从硬度、胶黏性、咀嚼性、弹性、内聚性、粘附性、回复性七个指标考察了冀粉1号质构变化,结果如表2所示。随着烘烤温度的增加,硬度、咀嚼性、胶黏性、弹性及内聚性均呈现先下降后上升的趋势。Nakamura等[10]研究表明,烘烤时随着温度升高,淀粉颗粒开始糊化进而体积膨大,对细胞壁产生了压力,使细胞壁破坏。细胞间层逐步松散,使甘薯质地变软。由于薯块组织结构在高温下被破坏,因此甘薯硬度下降。200 ℃烘烤2 h条件下的薯块硬度小于250 ℃烘烤2 h条件下的薯块。结合其品种特性推测,由于冀粉1号干率较高,在过高的温度下导致水分散失过多,从而导致硬度上升。

表3 甘薯综合感官评价Table 3 Comprehensive sensory evaluation of sweet potato

随着烘烤时间的增加,硬度、胶黏性、弹性及内聚性均呈现先下降后上升的趋势,这与烘烤温度条件下的趋势大致相同。回复性指标随着烘烤时间的增加呈上升趋势,粘附性随着烘烤时间的增加呈先上升后下降的趋势,与烘烤温度条件下的趋势类似。

综合烘烤温度及烘烤时间的质构指标特性可看出,200 ℃烘烤1 h条件下受试品种硬度及弹性最大,200 ℃烘烤2 h条件下硬度及弹性最小。回复性指标的趋势与硬度、胶黏性、弹性、内聚性这四个指标的趋势均相反。薛冠炜等[14]研究表明,烤薯口感与质构特性中的内聚性、咀嚼性及胶黏性均呈负相关;烤薯口感越好,这三个指标的值越低。本实验中不同温度条件下,200 ℃ 2 h时烤薯的咀嚼性最低;不同时间及温度烘烤条件下,200 ℃ 2 h时烤薯的内聚性、胶黏性均为最低,综上得出,200 ℃ 2 h下冀粉1号的口感最好。

2.2 感官评价

对两种不同烘烤条件下烘烤的甘薯进行感官评价,结果如表3所示。由表3可得,随着烘烤温度的增加,冀粉1号的薯肉硬度可接受度呈上升趋势。随着烘烤时间的增加,硬度可接受度呈现先增加后减小的趋势。黏度和甜度总体上随着烘烤时间或温度的增加呈现上升趋势。甘薯的特征风味口感也随着温度或时间的增加而增长。甘薯的整体口感随着烘烤温度的增加呈现上升的趋势。Chan等[15]研究发现,甘薯的甜度被认为是影响甘薯感官风味特征最重要的因素。这与本实验得到的结果吻合。由此得出,甜度可作为判断甘薯整体口感的重要指标之一。观察可发现受试品种在烘烤时间梯度条件下感官甜度最大值与烘烤温度梯度条件下感官甜度最大值相等。Chan等[15]研究表明,蔗糖的降解与烘烤温度有关。由此推测烘烤温度影响甘薯中催化糖生成的相关酶活性,从而影响甘薯中糖的转化。感官评价各指标呈现明显规律性,可推断烘烤温度及时间的变化对甘薯口感有较大影响。

由表3得出,烘烤时间为2 h时,冀粉1号口感最佳;烘烤温度为250 ℃时,冀粉1号口感最佳。冀粉1号烘烤后呈现出沙粉质口感,水分较少。此口感与其他烘烤型品种如普32、烟25等软黏,水分较多的口感有明显差异[24],是一种具有特点的甘薯。因此适合作为鲜食烘烤型甘薯。

2.3 不同烘烤条件对香气成分的影响

表4 冀粉1号主要香气成分Table 4 The main aroma components of Jifen No.1

续表

表4列出了冀粉1号主要的香气成分。由表4可得,冀粉1号在不同烘烤条件下共有香气组分为吡啶、苯甲醛、右旋萜二烯、苯乙醛、萜品烯、萜品油烯、芳樟醇、壬醛、α-松油醇、橙花醇、对异丙基苯甲醇、紫苏醇、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚、大马士酮、α-石竹烯、十七烷、十八烷、棕榈酸甲酯。苯甲醛具有特殊杏仁味道和果香味[16],壬醛具有强烈油脂气息,经稀释后有甜香及果香。芳樟醇具有铃兰香,且可能是亚油酸氢过氧化物的降解产物[17]。苯乙醛稀释后具有水果香甜气息[18]。4-乙烯基-2-2-甲氧基苯酚即对乙烯基愈创木酚,呈现出辛香、丁香、发酵香的混合气味[16]。糠醛具有焦糖、木香、烘烤面包等综合香气[19-20]。反式-2-壬烯醛具有脂肪、甜瓜、蜡香的混合气味[21]。

冀粉1号在不同烘烤条件下具有独有香气成分,如癸醛(F5)、苯乙醇(F1)、5-甲基呋喃醛(F5)、α-己基肉桂醛(F3)、辛酸乙酯(F5)、百里香酚(F2)等。癸醛经稀释后有橘子香气,略带有油脂香气[11]。冀粉1号中含有巴伦西亚橘烯,此烯类物质是橙汁中的特征风味物质[22]。

将表4中各烘烤条件的香气成分分类并比较其相对含量,如图1所示。由图1可得,在不同烘烤条件下,冀粉1号中醛类、醇类、酚类物质相对含量占总香气组分比重均较大。随着烘烤时间的增加,醛类物质的相对含量呈上升趋势;烷烃类物质的相对含量也呈现上升趋势,但总体变化不大;酚类物质呈现先增加,后减少的趋势;酯类物质呈现先减少后增加的趋势;酮类、醇类、烯烃呈现先增加后减少的趋势,但总体变化不大。在烘烤温度增加的条件下除烯烃类物质随温度增加呈现上升趋势外,各类香气组分相对含量变化与时间变化条件下的趋势类似。向小乐等[17]研究表明,醛类物质是由不饱和脂肪酸在高于60 ℃条件下氧化或经过Strecker氧化产生的,阈值较低,对甘薯风味形成的贡献较大。李来好等[23]在研究中表明,醛类物质具有与其他物质重叠的风味效应。不饱和醇的风味阈值较低,对甘薯香气的产生具有一定作用[24]。饱和烷烃一般无气味或气味微弱,可以忽略其对甘薯香气的贡献[11]。而芳香烃类风味组分因为香气阈值较低,因此可以对甘薯香味起到增效作用[25]。综合图1及表4分析可得,糠醛在200 ℃烘烤1 h、150 ℃烘烤2 h条件下不存在,推测随着时间、温度的上升,糠醛由甘薯中其它成分转化形成。罗章等[20]研究表明,糠醛是美拉德反应的产物,这与本实验结果相吻合。150 ℃烘烤2 h条件下醇种类最多,可能随着时间及温度的变化醇类物质转化成了醛等其他物质。糠醇仅在150 ℃烘烤2 h、200 ℃烘烤1 h中不存在,可能是温度上升、时间延长其他物质转化成了糠醇。香叶醇仅在200 ℃烘烤1 h中没有,可能由于200 ℃烘烤1 h条件下烘烤时间太短未转化成此物质。

图1 香气组分相对含量比较Fig.1 Comparison of relative content of aroma components注:不同小写字母代表不同样品间差异显著(P<0.05)。

3 结论

通过质构、感官评价及GC-MS对不同烘烤条件下的冀粉1号甘薯进行了测定。通过对甘薯质地分析得出,硬度、胶黏性、弹性及内聚性随着温度或时间的增加均呈现先下降后上升的趋势。通过感官评价分析得出,甜度可作为判断甘薯整体口感的重要指标,其随着烘烤温度及时间的增加呈现上升的趋势。通过GC-MS分析得出19种共有香气成分,并分析了不同烘烤条件下各香气组分的变化规律及对风味的影响。分析得出,醛类、醇类、酚类物质相对含量占总香气组分比重均较大,且醛类物质的相对含量在烘烤中呈上升趋势,从而影响甘薯风味。

烘烤条件为200 ℃,2 h时,冀粉1号的内聚性、胶黏性均为最低,口感最好;且感官评价得分较高、香气成分丰富。综合质构、香气成分和感官评价指标得出,冀粉1号适合作为鲜食烘烤型甘薯,且200 ℃,2 h为其最佳烘烤条件。